Ε: Πρόσφατα ξεκινήσαμε να κάνουμε κάποιες εργασίες που απαιτούν ορισμένα εξαρτήματα να είναι κατασκευασμένα κυρίως από ανοξείδωτο χάλυβα 304, ο οποίος είναι συγκολλημένος στον εαυτό του και στον μαλακό χάλυβα.Αντιμετωπίσαμε ορισμένα προβλήματα με ρωγμές συγκόλλησης μεταξύ ανοξείδωτου χάλυβα και ανοξείδωτου χάλυβα πάχους έως 1,25″.Αναφέρθηκε ότι έχουμε χαμηλά επίπεδα φερρίτη.Μπορείτε να εξηγήσετε τι είναι και πώς να το διορθώσετε;
Α: Αυτή είναι μια καλή ερώτηση.Ναι, μπορούμε να σας βοηθήσουμε να κατανοήσετε τι σημαίνει χαμηλός φερρίτης και πώς να το αποτρέψετε.
Αρχικά, ας δούμε τον ορισμό του ανοξείδωτου χάλυβα (SS) και τη σχέση του φερρίτη με τις συγκολλημένες αρθρώσεις.Ο μαύρος χάλυβας και τα κράματα περιέχουν πάνω από 50% σίδηρο.Αυτό περιλαμβάνει όλους τους άνθρακα και ανοξείδωτους χάλυβες, καθώς και ορισμένες άλλες ομάδες.Το αλουμίνιο, ο χαλκός και το τιτάνιο δεν περιέχουν σίδηρο, επομένως αποτελούν εξαιρετικά παραδείγματα μη σιδηρούχων κραμάτων.
Τα κύρια συστατικά αυτού του κράματος είναι ο ανθρακούχο χάλυβας με περιεκτικότητα σε σίδηρο τουλάχιστον 90% και ο ανοξείδωτος χάλυβας με περιεκτικότητα σε σίδηρο από 70 έως 80%.Για να ταξινομηθεί ως SS, πρέπει να έχει προστεθεί τουλάχιστον 11,5% χρώμιο.Τα επίπεδα χρωμίου πάνω από αυτό το ελάχιστο όριο προάγουν το σχηματισμό μιας μεμβράνης οξειδίου του χρωμίου σε επιφάνειες χάλυβα και αποτρέπουν το σχηματισμό οξείδωσης όπως η σκουριά (οξείδιο του σιδήρου) ή η διάβρωση με χημική προσβολή.
Ο ανοξείδωτος χάλυβας χωρίζεται κυρίως σε τρεις ομάδες: ωστενιτικό, φερριτικό και μαρτενσιτικό.Το όνομά τους προέρχεται από την κρυσταλλική δομή σε θερμοκρασία δωματίου από την οποία αποτελούνται.Μια άλλη κοινή ομάδα είναι ο διπλός ανοξείδωτος χάλυβας, ο οποίος είναι μια ισορροπία μεταξύ φερρίτη και ωστενίτη στην κρυσταλλική δομή.
Οι ωστενιτικές ποιότητες, σειρά 300, περιέχουν 16% έως 30% χρώμιο και 8% έως 40% νικέλιο, σχηματίζοντας μια κυρίως ωστενιτική κρυσταλλική δομή.Σταθεροποιητές όπως νικέλιο, άνθρακας, μαγγάνιο και άζωτο προστίθενται κατά τη διαδικασία παραγωγής χάλυβα για να βοηθήσουν στο σχηματισμό της αναλογίας ωστενίτη-φερρίτη.Ορισμένες κοινές ποιότητες είναι 304, 316 και 347. Παρέχει καλή αντοχή στη διάβρωση.χρησιμοποιείται κυρίως σε βιομηχανίες τροφίμων, χημικών, φαρμακευτικών και κρυογονικών.Ο έλεγχος του σχηματισμού φερρίτη παρέχει εξαιρετική σκληρότητα σε χαμηλές θερμοκρασίες.
Το Ferritic SS είναι κατηγορίας σειράς 400 που είναι πλήρως μαγνητικό, περιέχει 11,5% έως 30% χρώμιο και έχει μια κυρίως φερριτική κρυσταλλική δομή.Για την προώθηση του σχηματισμού φερρίτη, οι σταθεροποιητές περιλαμβάνουν χρώμιο, πυρίτιο, μολυβδαίνιο και νιόβιο κατά την παραγωγή χάλυβα.Αυτοί οι τύποι SS χρησιμοποιούνται συνήθως σε συστήματα εξάτμισης και κινητήρες αυτοκινήτων και έχουν περιορισμένες εφαρμογές υψηλής θερμοκρασίας.Αρκετοί τύποι που χρησιμοποιούνται συνήθως: 405, 409, 430 και 446.
Οι μαρτενσιτικές ποιότητες, που αναφέρονται επίσης ως η σειρά 400, όπως οι 403, 410 και 440, είναι μαγνητικές, περιέχουν 11,5% έως 18% χρώμιο και έχουν μαρτενσιτική κρυσταλλική δομή.Αυτός ο συνδυασμός έχει τη χαμηλότερη περιεκτικότητα σε χρυσό, καθιστώντας τους τη φθηνότερη παραγωγή.Παρέχουν κάποια αντοχή στη διάβρωση, ανώτερη αντοχή και χρησιμοποιούνται συνήθως σε επιτραπέζια σκεύη, οδοντιατρικό και χειρουργικό εξοπλισμό, μαγειρικά σκεύη και ορισμένους τύπους εργαλείων.
Όταν συγκολλάτε ανοξείδωτο χάλυβα, ο τύπος του υποστρώματος και η εφαρμογή του σε λειτουργία θα καθορίσουν το κατάλληλο μέταλλο πλήρωσης που θα χρησιμοποιηθεί.Εάν χρησιμοποιείτε μια διαδικασία προστατευτικού αερίου, ίσως χρειαστεί να δώσετε ιδιαίτερη προσοχή στα προστατευτικά μείγματα αερίων για να αποτρέψετε ορισμένα προβλήματα που σχετίζονται με τη συγκόλληση.
Για να κολλήσετε το 304 στον εαυτό του, θα χρειαστείτε ένα ηλεκτρόδιο E308/308L.Το "L" σημαίνει χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα, που βοηθά στην πρόληψη της διακοκκώδους διάβρωσης.Η περιεκτικότητα σε άνθρακα αυτών των ηλεκτροδίων είναι μικρότερη από 0,03%, εάν ξεπεραστεί αυτή η τιμή, αυξάνεται ο κίνδυνος εναπόθεσης άνθρακα στα όρια των κόκκων και σύνδεσης χρωμίου για σχηματισμό καρβιδίων χρωμίου, γεγονός που μειώνει αποτελεσματικά την αντίσταση στη διάβρωση του χάλυβα.Αυτό γίνεται εμφανές εάν συμβεί διάβρωση στη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα (HAZ) των συγκολλήσεων από ανοξείδωτο χάλυβα.Ένα άλλο ζήτημα για τον ανοξείδωτο χάλυβα κατηγορίας L είναι ότι έχουν χαμηλότερη αντοχή σε εφελκυσμό σε υψηλές θερμοκρασίες λειτουργίας από ό,τι οι ευθύγραμμοι τύποι ανοξείδωτου χάλυβα.
Δεδομένου ότι το 304 είναι ένας ωστενιτικός τύπος ανοξείδωτου χάλυβα, το αντίστοιχο μέταλλο συγκόλλησης θα περιέχει το μεγαλύτερο μέρος του ωστενίτη.Ωστόσο, το ίδιο το ηλεκτρόδιο θα περιέχει έναν σταθεροποιητή φερρίτη, όπως το μολυβδαίνιο, για την προώθηση του σχηματισμού φερρίτη στο μέταλλο συγκόλλησης.Οι κατασκευαστές συνήθως αναφέρουν ένα τυπικό εύρος για την ποσότητα φερρίτη για ένα μέταλλο συγκόλλησης.Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, ο άνθρακας είναι ένας ισχυρός ωστενιτικός σταθεροποιητής και για αυτούς τους λόγους είναι απαραίτητο να αποτραπεί η προσθήκη του στο μέταλλο συγκόλλησης.
Οι αριθμοί φερρίτη προέρχονται από το διάγραμμα Scheffler και το διάγραμμα WRC-1992, που χρησιμοποιούν τύπους ισοδύναμου νικελίου και χρωμίου για τον υπολογισμό της τιμής που όταν γραφτεί στο διάγραμμα δίνει έναν κανονικοποιημένο αριθμό.Ένας αριθμός φερρίτη μεταξύ 0 και 7 αντιστοιχεί στο ποσοστό όγκου της δομής φερριτικού κρυστάλλου που υπάρχει στο μέταλλο συγκόλλησης, ωστόσο, σε υψηλότερα ποσοστά, ο αριθμός φερρίτη αυξάνεται πιο γρήγορα.Θυμηθείτε ότι ο φερρίτης στο SS δεν είναι ο ίδιος με τον φερρίτη από ανθρακούχο χάλυβα, αλλά μια φάση που ονομάζεται δέλτα φερρίτης.Ο ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας δεν υφίσταται μετασχηματισμούς φάσης που σχετίζονται με διαδικασίες υψηλής θερμοκρασίας όπως η θερμική επεξεργασία.
Ο σχηματισμός φερρίτη είναι επιθυμητός επειδή είναι πιο όλκιμος από τον ωστενίτη, αλλά πρέπει να ελέγχεται.Η χαμηλή περιεκτικότητα σε φερρίτη μπορεί να παρέχει στις συγκολλήσεις εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση σε ορισμένες εφαρμογές, αλλά είναι εξαιρετικά επιρρεπείς σε θερμό ράγισμα κατά τη συγκόλληση.Για γενική χρήση, ο αριθμός των φερριτών θα πρέπει να είναι μεταξύ 5 και 10, αλλά ορισμένες εφαρμογές μπορεί να απαιτούν χαμηλότερες ή υψηλότερες τιμές.Οι φερρίτες μπορούν εύκολα να ελεγχθούν στο χώρο εργασίας με έναν δείκτη φερρίτη.
Εφόσον αναφέρατε ότι έχετε προβλήματα με ρωγμές και χαμηλούς φερρίτες, θα πρέπει να ρίξετε μια προσεκτική ματιά στο μέταλλο πλήρωσης και να βεβαιωθείτε ότι παράγει αρκετούς φερρίτες – περίπου 8 θα πρέπει να κάνουν το κόλπο.Επίσης, εάν χρησιμοποιείτε συγκόλληση τόξου με πυρήνα ροής (FCAW), αυτά τα μέταλλα πλήρωσης χρησιμοποιούν συνήθως ένα προστατευτικό αέριο 100% διοξειδίου του άνθρακα ή ένα μείγμα 75% αργού και 25% CO2, το οποίο μπορεί να προκαλέσει την απορρόφηση άνθρακα από το μέταλλο συγκόλλησης.Μπορείτε να μεταβείτε στη διαδικασία συγκόλλησης με τόξο μετάλλου (GMAW) και να χρησιμοποιήσετε ένα μείγμα 98% αργού/2% οξυγόνου για να μειώσετε την πιθανότητα εναποθέσεων άνθρακα.
Κατά τη συγκόλληση ανοξείδωτου χάλυβα σε ανθρακούχο χάλυβα, πρέπει να χρησιμοποιείται υλικό πλήρωσης E309L.Αυτό το πληρωτικό μέταλλο χρησιμοποιείται ειδικά για συγκόλληση ανόμοιων μετάλλων, σχηματίζοντας μια ορισμένη ποσότητα φερρίτη μετά τη διάλυση του ανθρακούχου χάλυβα στη συγκόλληση.Επειδή ο ανθρακούχο χάλυβας απορροφά λίγο άνθρακα, προστίθενται σταθεροποιητές φερρίτη στο μέταλλο πλήρωσης για να εξουδετερώσουν την τάση του άνθρακα να σχηματίζει ωστενίτη.Αυτό θα βοηθήσει στην αποφυγή θερμικών ρωγμών κατά τη συγκόλληση.
Συμπερασματικά, εάν θέλετε να επιδιορθώσετε τις θερμές ρωγμές σε συγκολλήσεις από ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα, ελέγξτε για επαρκή ποσότητα μετάλλου πλήρωσης φερρίτη και ακολουθήστε την καλή πρακτική συγκόλλησης.Διατηρήστε την εισροή θερμότητας κάτω από 50 kJ/in, διατηρήστε μέτριες έως χαμηλές θερμοκρασίες μεταξύ διέλευσης και βεβαιωθείτε ότι οι αρμοί συγκόλλησης είναι καθαροί πριν από τη συγκόλληση.Χρησιμοποιήστε ένα κατάλληλο μετρητή για να ελέγξετε την ποσότητα φερρίτη στη συγκόλληση, με στόχο 5-10.
Το WELDER, που παλαιότερα ονομαζόταν Practical Welding Today, αντιπροσωπεύει τους πραγματικούς ανθρώπους που φτιάχνουν τα προϊόντα που χρησιμοποιούμε και εργαζόμαστε καθημερινά.Αυτό το περιοδικό εξυπηρετεί την κοινότητα συγκόλλησης στη Βόρεια Αμερική για περισσότερα από 20 χρόνια.
Τώρα με πλήρη πρόσβαση στην ψηφιακή έκδοση The FABRICATOR, εύκολη πρόσβαση σε πολύτιμους πόρους της βιομηχανίας.
Η ψηφιακή έκδοση του The Tube & Pipe Journal είναι πλέον πλήρως προσβάσιμη, παρέχοντας εύκολη πρόσβαση σε πολύτιμους πόρους της βιομηχανίας.
Αποκτήστε πλήρη ψηφιακή πρόσβαση στο περιοδικό STAMPING Journal, το οποίο περιλαμβάνει την τελευταία λέξη της τεχνολογίας, τις βέλτιστες πρακτικές και τα νέα του κλάδου για την αγορά σφράγισης μετάλλων.
Τώρα με πλήρη ψηφιακή πρόσβαση στο The Fabricator en Español, έχετε εύκολη πρόσβαση σε πολύτιμους πόρους της βιομηχανίας.